Registrata un'enorme emissione solare in evoluzione

Il nostro Sole non è esattamente una palla tranquilla di plasma rovente. In effetti, la nostra stella emette colossali emissioni in modo piuttosto frequente; tali espulsioni di massa coronale, quando dirette verso la Terra, sono la causa delle tempeste geomagnetiche.

Dallo spazio vicino alla Terra, possiamo misurarle abbastanza bene con satelliti e altri veicoli spaziali. Ma nel 1998 si è verificato un evento incredibilmente fortunato.

Non solo una navicella spaziale nello spazio vicino alla Terra era in grado di misurare un'espulsione di massa coronale (CME, coronal mass ejection), un'altra navicella spaziale che si trovava oltre Marte era allineata nel modo giusto per analizzare i dati anche dell'emissione solare.

Ciò significava che i due veicoli spaziali erano in grado di misurare la stessa espulsione di massa coronale in diversi punti del loro viaggio dal Sole, offrendo una rara opportunità per capire come si evolvono queste potenti eruzioni.

Le espulsioni di massa coronale possono non essere visibili come i brillamenti solari (che a volte accompagnano), ma sono molto più potenti. Si verificano quando linee di campo magnetico attorcigliate sul Sole si riconnettono, convertendo e rilasciando enormi quantità di energia in tale processo.

Credit: SOHO [ESA & NASA] Immagine 1 - Le emissioni solari, come questa espulsione di massa coronale rilevata il 4 gennaio 2000, producono enormi scariche di energia elettrica. Se queste esplosioni sono dirette verso la Terra, possono causare il caos nei dispositivi elettronici sensibili.

Ciò avviene sotto forma di espulsioni di massa coronale, in cui grandi quantità di plasma ionizzato e radiazione elettromagnetica, raggruppate in un campo magnetico elicoidale, vengono emesse nello spazio sul vento solare.

Quando tali espulsioni investono la Terra possono interagire con la magnetosfera e la ionosfera, creando effetti osservabili come problemi di comunicazione satellitare e le aurore.

Ma quello che succede alle espulsioni di massa coronale quando fluiscono oltre la Terra, nello spazio interplanetario, è molto più difficile da studiare.

Per prima cosa abbiamo molti meno strumenti nello spazio. Inoltre le probabilità di avere due veicoli spaziali lontani abbastanza dal Sole che rilevano la stessa emissione di massa coronale sono incredibilmente basse.

Fortunatamente, questo è quello che è accaduto nel 1998 con due veicoli spaziali progettati per studiare il vento solare. La sonda Wind della NASA, nel punto lagrangiano L1 che si trova a circa 1 unità astronomica (la distanza tra la Terra e il Sole), osservò per la prima volta una CME il 4 marzo 1998.

Diciotto giorni dopo, la stessa CME arrivò verso Ulisse, una sonda spaziale che, all'epoca, era ad una distanza di 5,4 unità astronomiche, più o meno equivalente alla distanza orbitale media di Giove.

Ora gli astronomi hanno esaminato i dati di entrambi questi incontri per analizzare, per la prima volta, come una CME si modifica man mano che viaggia più in profondità nel Sistema Solare. In particolare, i ricercatori hanno studiato l'evoluzione magnetoidrodinamica della nube magnetica incorporata.

Immagine 2 - Dati delle sonde Wind (a sinistra) e Ulisse (a destra). Credits: Telloni et al., ApJL, 2020
Immagine 2 - Dati delle sonde Wind (a sinistra) e Ulisse (a destra). Credits: Telloni et al., ApJL, 2020

Gli scienziati hanno scoperto che, lungo la distanza di 4,4 unità astronomiche che intercorre tra i due veicoli spaziali, la struttura elicoidale della nube magnetica si è consumata in maniera significativa.

Il team ritiene che ciò potrebbe essere accaduto a causa di un'interazione della prima nube con una seconda nube magnetica finale che ha viaggiato più velocemente della prima, raggiungendola e comprimendola quando ha raggiunto Ulisse.

Questo potrebbe spiegare perché la struttura elicoidale della nube magnetica nella CME è diventata più attorcigliata quando ha raggiunto le 5,4 unità astronomiche, piuttosto che meno, come ci si poteva aspettare. L'interazione magnetica tra le due nubi potrebbe degradare lo strato esterno, lasciando dietro di sé un nucleo più attorcigliato.

«Ciò che emerge chiaramente da questa analisi è che a 5,4 unità astronomiche la seconda nube magnetica interagisce pesantemente con la prima», hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

«Di conseguenza, la struttura magnetica della nube magnetica precedente è fortemente deformata. Infatti, la sua rotazione su larga scala si estende ben oltre la parte posteriore della successiva nube magnetica e rappresenta di fatto una forma di rotazione del campo magnetico di fondo».

Sarebbe affascinante vedere ulteriori studi su tale argomento e per quanto tale osservazione sia stata fortunata, forse potremmo ottenerli semplicemente. I ricercatori fanno notare che siamo nelle prime fasi di quella che potrebbe essere considerata una "età dell'oro" della fisica solare.

Attualmente sono diverse le sonde spaziali in orbita attorno al Sole.

Quelle più recenti sono almeno quattro. I ricercatori della NASA hanno realizzato un grafico per visualizzare in maniera approssimata la distanza dal Sole di alcune sonde.

Immagine 3 - Con l'ultimo approccio più vicino di Parker Solar Probe al Sole in vista diretta della Terra, circa 40 osservatori in tutto il mondo e diversi veicoli spaziali, tra cui STEREO A, BepiColombo e Solar Orbiter, hanno effettuato osservazioni simultanee di attività che si estendono dal Sole alla Terra. Le distanze e le posizioni dei pianeti e dei veicoli spaziali non sono in scala. Credit: NASA/Johns Hopkins APL/Nate Rudolph.

Con la sonda solare Parker (lanciata a dicembre 2018) della NASA, la sonda BepiColombo (ottobre 2018) missione congiunta dell'ESA e della JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), il Solar Orbiter (febbraio 2020) dell'ESA e la sonda STEREO A (STEREO, Solar-Terrestrial Relations Observatory sono due sonde gemelle della NASA, STEREO A e STEREO B lanciate a ottobre 2006) tutti in orbita attorno al Sole a distanze variabili, potrebbe essere solo questione di tempo prima che le stelle (o le sonde in questo caso) si allineino.